MBR combina el proceso convencional de lodos activados con filtración de membrana. Este tipo de nuevos sistemas tiene dos configuraciones principales:
- Bio-reactores con membranas sumergidas.
- Bio-reactores con membranas externas.
LAS VENTAJAS DE MBR
La planta es más compacta que las plantas convencionales de lodos activados (50-75%)
- Permite trabajar con MLSS superior
- No se requiere tiempo de sedimentación (menor TRC)
- Menor producción de lodos
- Mejor calidad del efluente
- Un entorno más estable
- En la mayoría de los casos, no se requiere la desinfección posterior ya que la membrana elimina virus y bacterias.
- Mejor eliminación de nutrientes
DESAFIOS DEL MBR
- Problemas de ensuciamiento
- Mayor consumo de energía
- Mayor costo de operación (Limpieza de membranas ,Remplazo de membranas)
PARAMETROS OPERACIONALES
No hay necesidad del tanque de sedimentación → puede trabajar con concentraciones de MLSS mucho más altas (x4 del tratamiento convencional).
Las concentraciones típicas de MLSS en MBR son de 10.000 – 12.000 ppm. En procesos convencionales de lodos activados, concentración de MLSS demasiado alta puede resultar en:
- “Bulking” filamentoso (crecimiento excesivo de bacterias filamentosas) y sobrecarga del sistema.
- Lodo espumoso
- Peor sedimentación.
- Necesidad de aireación adicional – costo.
CONFIGURACIONES DE MBR
Existen varias configuraciones posibles del proceso, dependiendo de los objetivos de eliminación de nutrientes. El MBR puede ser diseñado con membranas sumergidas (iMBR) o con membranas externas (sMBR). Para la eliminación del nitrógeno y fósforo, se utilizan zonas anóxicas para la desnitrificación y para la eliminación biológica del fósforo.
BIORREACTOR DE MEMBRANAS
El proceso utiliza membranas de hoja plana, fibra hueca o módulos de membranas tubulares.
MBR – CALIDAD DEL EFLUENTE vs Lods Activados Convencionales
ENSUCIAMIENTO EN MBR
El ensuciamiento es una de las principales limitaciones del proceso de MBR. Es el resultado de las interacciones entre el licor mezclado y las membranas.
Las principales causas de ensuciamiento de membrana en los procesos de MBR son:
- Biofilm sobre la superficie de la membrana
- Materia macromolecular y coloidal
- Precipitación de materia inorgánica
- “Trenzas“ – resultado de pelo y de material fibroso. Obstruyen las membranas y aireadores, especialmente en membranas de fibra hueca.
- Todas las otras causas conocidas de ensuciamiento de membrana
Los investigadores (Chang et al., Sung et al.) encontraron que el ensuciamiento es más rápido con el efluente que con el lodo activado. Esto se debe a que los sólidos suspendidos que se acumulan sobre la superficie de la membrana impiden la penetración de sólidos solubles en los poros de la membrana.
CONTROL Y DISMINUCIÓN DEL ENSUCIAMIENTO
- Controlar la intensidad de aireación (arrastre del fango de las membranas). Desafío – energía/costo.
- Ajustar el flujo de permeado.
- Pre-tratamiento – cribado.
- Modificación del licor mezclado – adición de coagulantes y floculantes, materiales adsorbentes, tales como carbón activado pulverizado (PAC), polímeros especiales que forman flóculos más grandes de SPE.
- Relajación, limpieza
LIMPIEZA DE LAS MEMBRANAS
Limpieza física
- Retrolavado.
- Relajación
- Se detiene el permeado o paso por la membrana mientras que el arrastre con las burbujas de aire continúa.
- Generalmente alrededor de 2 minutos
Limpieza química
- Capaz de eliminar mejor los depósitos adsorbidos.
- Para ensuciamientos orgánicos – hipoclorito de sodio e hidróxido de sodio
- Para cal y otros depósitos inorgánicos – ácidos.
- Empapar las membranas en la solución de limpieza, o agregar la solución de limpieza al agua del retrolavado.
Fuentes.
Bemberis, I., Hubbard, P.J. and Leonard, F.B. (1971) membrane sewage treatment systems – potential for complete wastewater treatment. Amer. Soc. Agric. Engng. Winter Mtg. 71-878, 1- 28.
Buisson, H., P. Cote, M. Praderie and H. Paillard. (1998) The use of immersed membranes for upgrading wastewater treatment plants. Water Science and Technology 37(9): 89-95.
Cicek, N., France, J., and Suidan, M. (1997) Characterization and Comparison of a Membrane Bioreactor and a Conventional Sludge System in the Treatment of Wastewater Containing High Molecular Weight Compounds
Cicek, N., J.P. Franco, M.T. Suidan and V. Urbain. (1998a) Using a membrane bioreactor to reclaim wastewater. Journal American Water Works Association 90(11): 105-113.
Cicek, N., H. Winnen, M.T. Suidan, B.E. Wrenn, V. Urbain and J. Manem. (1998b) Effectiveness of the membrane bioreactor in the biodegradation of high molecular weight compounds. Water Research 32(5): 1553-1563.